水下加肋非圓柱殼共振響應的建模、解法和聲特性分析.pdf

1、華中科技大學博士學位論文水下加肋非圓柱殼共振響應的建模、解法和聲特性分析姓名：向宇申請學位級別：博士專業(yè)：固體力學指導教師：黃玉盈20030630華中科技大學博士學位論文問題的快速算法有機結(jié)合起來，利用疊加原理和最小二乘法，提出了在諧激勵作用下求解二維結(jié)構——聲禍合問題的一種半解析、半數(shù)值方法。計算和討論了二維非圓彈性環(huán)在外激勵力作用下的聲輻射和二維非圓彈性環(huán)在入射平面聲波激勵下的聲散射問題。文中導出了系統(tǒng)的一階非齊次運動微分方程組，它

2、用齊次擴容精細積分法求解十分方便，采用上述的快速算法建立了輻射和散射聲壓表達式。由于該方法不需要交錯迭代，因而提高了計算效率和精度。通過大量數(shù)值計算研究7不同形狀的二維非匱彈性環(huán)對輻射聲壓和散射聲壓的影響，結(jié)果表明該方法比通常采用的FB—BE混合法更為有效，它也是下面分析有縱肋和縱向內(nèi)板加強的E圓柱殼結(jié)構——聲耦合問題的基礎。(6)針對水下無限長加肋非圓柱殼聲輻射和聲散射問題提出了一種有效的半解析、半數(shù)值方法，其中包括縱肋和縱向內(nèi)板兩種

3、加強形式。文中首先借助Fourier積分變換(輻射闖題)或平面聲波變挾(散射問題)沿周向坐標方向分別導出了這兩種加強方式下非圓柱殼的一階狀態(tài)微分方程組以及連接處縱肋和內(nèi)板對非圓柱殼狀態(tài)向量的變換矩陣(點矩陣)，然后用齊次擴容精細積分法黎傳遞矩陣法求解，分析中網(wǎng)對考慮了如強構件與非圓柱殼之間存在法向、切向、周向反力以及繞縱軸方向反彎矩等多種相互作用。對于遠場輻射聲壓，本文利用Hankel函數(shù)的漸近表達式和穩(wěn)相法首次導出了用虛擬邊界積分法表

4、示的遠場輻射聲壓的解析表達式。數(shù)值結(jié)果表明：縱肋在低頻段對非圓柱殼聲輻射和散射的影響不很明顯，而當激勵頻率高于某些值時縱肋對輻射和散射聲壓有較大的影響，且隨著肋骨數(shù)量以及橫截面尺寸的增大，共振峰值點向低頻方向移動。在較高頻段時僅考慮法向反力的計算結(jié)果有時誤差可達20dB左右因此這時必須考慮多軍孛反力作用的影響。另外，對內(nèi)板加強的菲圓柱殼，由子內(nèi)板的不均勻反力作用明顯增加了非圓柱殼輻射聲壓譜的復雜性，其拭振峰值振蕩更加劇烈，共振頻率點明顯